Atmel – Mikrocontroller, Mikroprozessoren, Touch-Felder, ZigBee WLAN-MCUs und eine integrierte Entwicklungsumgebung

Atmel steht bereits seit über zwanzig Jahren an vorderster Front bei der Entwicklung von Mikrocontrollern. Nach der Entwicklung des ersten Flash-basierten 8-Bit Mikrocontrollers, dem AVR, im Jahre 1996, wuchs die AVR-Reihe mit RISC Architektur auf ein umfassendes Portfolio aus 8- und 32-Bit Mikrocontrollern an. Dabei eignet sich der AVR für ein breites Spektrum an Anwendungen - von tragbaren Geräten bis hin zu industrieller Automation - mit branchenführenden Werten in Sachen Energieverbrauch und Leistungsfähigkeit. Abgerundet wird die AVR-Reihe durch Atmels Angebot an ARM-basierten Geräten, darunter Mikrocontroller auf der Basis von Cortex-M0+, Cortex-M3, Cortex-M4 und ARM7. Für noch mehr Leistung bietet Atmel zudem eingebettete Mikroprozessoren auf der Basis des ARM Cortex-A5 Applikationsprozessors.

AVR Mikrocontroller

Das Portfolio beginnt mit dem extrem kompakten tinyAVR 8-Bit MCU, erhältlich mit bis zu 8kB Flash, einer Betriebsfrequenz von bis zu 20 MHz und einer Leistung von 1,0 MIPS/MHz. Das kleinste dieser Geräte misst gerade einmal 1,5 x 1,4 mm und verfügt über 6 Stifte. Dank eines integrierten Aufwärtsreglers können ausgewählte Geräte bereits mit einer Spannung von 0,7 V betrieben werden. Daneben beinhaltet die Reihe ADCs, Flash, EEPROM, Brown-Out-Detektoren und umfassende E/A, wo jedem Stift mehrere Anwendungen zugewiesen werden können. Ein typisches tinyAVR Gerät ist das ATTINY20-SSU.

Speziell auf das mittlere Spektrum ausgelegt ist diemegaAVR Reihe. Besser geeignet für die Verarbeitung höherer Datenmengen und mit einer Leistung von bis zu 20 MIPS, ermöglicht der 8-Bit megaAVR den Anschluss von LCD-Controllern und unterstützt spezialisierte serielle LIN und CAN Schnittstellen. Atmels picoPower Ultra-low-Power-Technologie ist für ausgewählte Modelle erhältlich. Dabei sind die frei wählbaren Sleep-Modes des picoPower ideal für den Einsatz bei batteriebetriebenen Anwendungen mit beschränkter Leistung. Erhältlich in einem 64-Pin TQFP Package, verfügtATmega645p über 8 x 10-Bit ADC, 4 x 16-Bit PWM Kanäle und 64kB Flash Memory. Atmels ATmega328 Gerät gilt in der Entwickler- und Hobby-Gemeinde auch als der Mikrocontroller schlechthin für viele beliebte Arduino Boards, darunter Uno, Ethernet, LillyPad, Mini und Nano Boards.  Ebenso eingesetzt wird ATmega250 bei Arduino MEGA.

 

Die AVR XMEGA Familie liefert die höchste Performance des 8-Bit AVR Portfolio und kommt mit einem Befehlssatz, das von 16-Bit Register Access bis hin zu 32-Bit ALU arithmetisch alles unterstützt. Ein Schlüsselmerkmal dieser Familie ist der Einsatz energiesparender Peripherie-Geräte, was vor allen Dingen auf das besonders innovative Peripheral Event System des Geräts zurückzuführen ist. Dabei handelt es sich um eine Reihe an Funktionen, mit deren Hilfe Peripherie-Geräte ohne Eingriff seitens der CPU miteinander interagieren können. Mit bis zu 384kB Flash, schnellen 12-Bit ADCs und Atmels besonders energiesparender Technologie picoPower bringt AVR XMEGA die Parameter Speicherkapazität, geringer Stromverbrauch und kurze Aufwachzeiten perfekt in Einklang.

Abgeschlossen wird die AVR Familie durch die Produktreihe UC3 an 32-Bit AVR Mikrocontrollern. Mit ihren eigens entwickelten Funktionen deckt sie sieben unterschiedliche Bereiche ab, darunter eine Floating Point Unit (FPU), Ethernet-Support, großen SRAM und Audio-Firmware. Ausgestattet mit bis zu 512 KB Flash, einem fest angebrachten DSP-Support und einem DMA Controller als Peripherie-Gerät bietet die UC3 Reihe zusammen mit Atmels führenden Systemen picoPower und Peripheral Event System extrem effiziente 32-Bit Mikrocontroller. Ein Beispiel hierfür ist das AT32UC3C0512C mit 66 MHz und 512KB in LQP144 Format. Es verfügt über duale LIN- und CAN-Schnittstellen, eine FPU und 68 KB SRAM.

ARM Mikrocontroller

Für alle Entwickler, die lieber mit ARM-basierten Mikrocontrollern arbeiten, bietet Atmel zahlreiche verschiedene Optionen. Hierzu zählen die Flash-Memory Mikrocontroller mit Cortex-M0+, M3, M4, M4F, ARM926/ARM9 und ARM7 Kern sowie die eingebetteten Mikroprozessoren ohne on-board Flash auf der Grundlage des Cortex-A5 Kern.

Die ARM-basierten MCUs verfügen über bis zu 2 MB Flash und 160 KB SRAM, und können mit bis zu 120 MHz laufen. Die Reihen SAM3U, SAM3N, SAM3A, SAM3S und SAM3X setzen allesamt auf den Cortex-M3 Kern. Dabei bietet jede Reihe leicht abgewandelte Konfigurationen in Sachen Speicher, Konnektivität und Funktion. So ist zum Beispiel der SAM3A auf CAN-Verbindungen ausgelegt und eignet sich für Anwendungen wie industrielle Steuerungen und Maschine-zu-Maschine Schnittstellen. Als Folge der Zusammenarbeit von Atmel und Arduino wird der SAM3X8E in dem Arduino Due Board eingesetzt.  Erhältlich in 100- und 144-Pin-Packages verfügt dieses Gerät über 512KB Dual-Bank-Flash und kann mit bis zu 86 MHz laufen. 

Der Cortex-M4 Kern bildet das Herzstück der Reihen SAM4L, SAM4E, SAM4G, SAM4N und SAM4S. Auch hier bietet jede Reihe leicht abgewandelte Konfigurationen, gemein ist ihnen jedoch der unglaublich geringe Energieverbrauch. So eignet sich der SAM4G hervorragend für den Einsatz in mobilen und tragbaren Geräten und weist ein Energieverbrauchsprofil von gerade einmal 100uA/Mhz im aktiven Modus aus. Zudem ist diese Reihe mit einer FPU und bis zu 512 KB Flash ausgestattet.

Der SAMA5D3 ist ein eingebetteter Mikroprozessor auf Basis von Cortex-A5 und eignet sich besonders für Hochleistungs-HMI-Anwendungen sowie zur Bildverarbeitung und den Bereich Industriedesign. Mit einer Leistung von bis zu 850 DMIPS bei 536 MHz, einem Energieverbrauch von weniger als 0,5mW, Anschlussmöglichkeiten für TFT LCD und Gigabit Ethernet und einem On-Chip AES Verschlüsselungsmodul bietet der SAMA5D3 darüber hinaus auch Linux Support und ein QuickTime Grafikpaket.

WLAN-Mikrocontroller, Transceiver und Module

Gut aufgestellt für den wachsenden Bedarf an energiesparenden WLAN-fähigen Geräten, insbesondere zu Zeiten des stetigen Wachstum des Internet of Things (IoT), bietet Atmel eine ganze Reihe802.15.4-basierter Single-Chip WLAN-Mikrocontroller, Transceiver und voreingestellter WLAN-Module. Durch das Abdecken der regional verteilten ISM Bandbreiten von 700, 800 und 900 MHz sowie des globalen 2,4 GHz Spektrums bieten diese Geräte Ingenieuren volle Flexibilität in Sachen Konnektivität.

Single-Chip 2,4 GHz Lösungen sind entweder mit AVR oder mit ARM Cortex-M0+ Kern erhältlich. Manche Modelle bieten zudem eine Antennen-Diversitätsfunktion, mit deren Hilfe die Zuverlässigkeit der Datenübertragung durch automatisches Umschalten zwischen zwei Antennen verbessert wird. Transceiver-Geräte, darunter der 2,4GHz AT86RF233, bieten eine energiesparende SPI-zu-Antennen Funktion mit einem AES Verschlüsselungsmodul, das Ideal auf Anwendungen von Verbrauchern eingestellt ist.

Für viele Entwickler wird das Einhalten geltender Vorschriften bezüglich WLAN-Netzwerken oftmals eine langwierige Aufgabe.  Speziell für diesen Punkt konnte Atmel die ZigBits Reihe an voreingestellten 802.15.4 Modulen einführen, mit deren Hilfe die Markteinführung deutlich beschleunigt und die Integration erheblich vereinfacht wird. Gemeinsam mit der ZigBee Pro Software und einer integrierten Chip-Antenne sind diese Module in Ausführungen für sub-GHz und 2,4 GHz erhältlich. Ein Beispiel hierfür ist das ATZ-B24-B0R: Das Modul verfügt über +3 dBm Ausgangsleistung und eine Eingangsempfindlichkeit von -101dBm sowie über UART, SPI und I²C Schnittstellen.

 

Integrierte Entwicklungsumgebung

Atmels Studio 6.2 bietet eine kostenfreie, nahtlose und vollständig integrierte Entwicklungsumgebung für Atmels komplettes Angebot an AVR und ARM Mikrocontrollern. Ganz egal, ob Ihre Wahl auf C/C++ oder Assembly fällt, Atmel Studio 6 ist die ideale IDE. Atmels Software Framework (ASF), integriert in Studio 6, verschafft Entwicklern Zugang zu einer umfassenden Sammlung an Treibern, Kommunikationsstacks und Grafik-Funktionen, die allesamt über 8- und 32-Bit-Designs tragbar realisiert werden können. Weitere Tools wie Atmel QTouch Composer und Wireless Composer können nahtlos in Atmel Studio 6 integriert werden, um somit die Entwicklung von Touch-Feldern und WLAN-fähigen Geräten zu vereinfachen.

Touch-Felder

Atmel ist darüber hinaus auch für seine führende Position im Bereich berührungsempfindlicher Controller bekannt. Dies umfasst einfache Tasten, Räder und Schiebregler ebenso wie zahlreiche Touchscreen-Einheiten. Ein ideales Beispiel für 8-Tasten-Designs ist der Atmel AT42QT1085 - ein Touch-Feld mit 8 Kanälen.

Evaluations- und Entwicklungskits

Ein sogenanntes Evaluationskit bietet eine hervorragende Möglichkeit, Machbarkeitsstudien durchzuführen oder einen Prototypen eines neuen Designs zu erstellen. Sollten Sie überlegen, einen neuen Mikrocontroller oder ein neues WLAN-Gerät zu verwenden, bietet Atmel ein umfassendes Sortiment an Evaluationskits, mit denen Sie Ihr Design prüfen können. So vereinfacht das Evaluationsboard ATSAMA5D3-XPLD zum Beispiel die Entwicklung von ARM Cortex-A5. Das Board verfügt über einen Mikroprozessor der Anwendungsklasse ATSAMA5D36 mit 536 MHz, FPU, dualen Gigabit Ethernet-Ports, 256 MB DDR2 und NAND Flash sowie Arduino R3 Shield-kompatiblen Erweiterungssteckverbindern.

 

Mit dem Xplained Pro Evaluationsboard erhalten Sie eine extrem preiswerte Methode zum Einstieg in den Fachbereich der 32-Bit ARM Cortex-M4 Mikrocontroller. Falls Sie lieber die AVR Architektur in Betracht ziehen, ist AT90USB1287 eine ausgesprochen preiswerte und angenehme Variante zur Erstellung von Prototypen von 8-Bit AVR Designs.